磨削加工技术.doc

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1、微磨削加工技术微磨削加T技术主要分为精密和超精密磨削技术。1精密与超精密磨削的机理精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮，主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整刀具以极小而又均匀的微进给（10-15mm/min）,获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨，由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表而粗糙度值和高精度要求。超精密磨削采用较小修整导程和吃刀量修整砂轮，靠超微细磨粒等高微刃磨削作用进行磨削uJo精密与超精密磨削的机理与普通磨削有一些不同之处。1）超微量切除。应用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒细微破碎而产生微刃。一颗磨粒变成多颗

2、磨粒，相当于砂轮粒度变细，微刃的微切削作用就形成了低粗糙度。2）微刃的等高切削作用。微刃是砂轮精细修整而成的，分布在砂轮表层同一•深度上的微刃数量多，等高性好，从而加工表面的残留高度极小。3）单颗粒磨削加工过程。磨粒是一颗具有弹性支承和人负前角切削刃的弹性体，单颗磨粒磨削吋在与工件接触过程屮，开始是弹性区，继而是塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区，这与切屑形成形状相符合。超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。当刀刃锋利，有一定磨削深度吋,微切削作用较强；如果力刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切人工件，则产生塑性流动、弹性破坏以及滑擦。4）连

3、续磨削加工过程。工件连续转动，砂轮持续切人，开始磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切人量（磨削深度）和实际工件尺寸的减少量之间产生差值即弹性让刀量。此后，磨削切人量逐渐变得与实际工件尺寸减少量相等，磨削系统处于稳定状态。最后，磨削切入量到达给定值，但磨削系统弹性变形逐渐恢复为无切深磨削状态弓I。2精密与超精密磨床的发展精密磨床是精密磨削加工的基础。半今精密磨床技术的发展方向是高精度化、集成化、自动化。英国Cranfield大学精密工程公司（CUPE）是较早从事超精研制成功的0AGM2500人型超精密磨床是迄今为止最人的超精密磨削加工设备，主要用于光学玻璃等硬脆材料的超精密磨削加工

4、JoCUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）带有磨头,可进行超精密磨削,加工工件的形状精度可达0olbm,表面粗糙度R<10rnn。2003年英国Cranfield大学和Cranfield精密工程有限公司联合研制成功一种新型的超精密磨床，可在-•个工序屮以很高的加工效率完成硅片的延性域纳米磨削，获得很好的表面和亚表面完整性。据称，用该超精密磨床磨削大直径硅片可以完全代替传统工艺的研磨和腐蚀工序，甚至有望取代抛光加To美国MooreNanotechnologysystem公司生产的超精密磨床，采用的超精密静压导轨保持0。3wm的直线度，加工几何精度达0o1p,m,表面粗糙度

5、R=5nm_8Jo美国实验室为满足更大口径光学零件以及硬脆材料光学零件的超精密磨削加工的需求，2006年开发下一代超精密光学加工设备POGAL（OpticGrinderandLathe）,其主轴的轴向、径向精度技术指标为50nm。日本对超精密加工技术研究比美国晚，它是应电子和光学等民用工业的需求才发展起来的。以超精密车床为基础，结合ELID镜面磨削技术，发展了加工冋转体非球曲而的ELID精密数控镜而磨床以后，又发展了三坐标联动的数控ELID精密镜面磨床，可实现精密口由曲面的镜面加工。其超精密磨削加工装备主要有东芝(TOSHIBA)机械公司20世纪90年代生产的ULG—100A(H)

6、型超精密非球面加工机床，机床主轴采用高刚度空气静压轴承，两轴全闭环控制，轴位移分辨率0。01tgno它对加工各种光学零件和非球面透镜注射成型金属(铜、非电解银)模具、模圧成型陶瓷(WC)模具，成型模具利用金刚石刀具或砂轮进行车削和研磨加工，能达到镜而质量。徳国施奈徳公司H前最典型的精密磨削设备是非球面超精密磨削加工屮心SCGA121,该机床采用高刚度的混凝土聚合物作床身，多轴数控，既可以进行大去除量普通砂轮磨削，也可进行杯形砂轮磨削，同时与非球面抛光机床SCGAT21,非球面在线检测系统AU集成，可以实现非球面光学元件的超精密、高效柔性自动化加工］。德国G&公司开发的Muhi2N

7、ano全Fl动系列纳米磨床，采用H旋转磨削原理，装备两个砂轮主轴分别进行粗、精磨，具有3个(或4个)操作工位，口动完成硅片的粗磨、精磨、清洗或装卸。用于300mm硅片的超精密磨削可以获得纳米级的镜面，用于背血磨削可将硅片减薄到100〜150bm。国内屮科院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室研制的FSGJ—T,集铳磨成形、磨边、精密抛光和检测于一体。大连理工大学精密与特种加工教育部重实验室正在开展基于口旋转磨削原理的大直径硅片超精密磨削系统与装备的开发与